JPH03212955A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH03212955A
JPH03212955A JP2009160A JP916090A JPH03212955A JP H03212955 A JPH03212955 A JP H03212955A JP 2009160 A JP2009160 A JP 2009160A JP 916090 A JP916090 A JP 916090A JP H03212955 A JPH03212955 A JP H03212955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ground
output buffer
power supply
circuit
independent
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009160A
Other languages
English (en)
Inventor
Kikuo Kimura
木村 貴久男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP2009160A priority Critical patent/JPH03212955A/ja
Publication of JPH03212955A publication Critical patent/JPH03212955A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置に係り、論理回路群と、該論理回
路群の出力信号に基づいて外部端子に信号を出力する出
力バッファトランジスタ群とを有する半導体装置に関す
る。
【従来の技術】
半導体集積回路(LSI)の微細化が、今日、ますます
進められており、その微細化に伴い、半導体集積回路の
大規模化と多ビン化が進められている。この多ピン化に
より、出力ビンの数も大幅に増大する傾向にある9例え
ばPLA(プロゲラ゛ンブルロジックアレイ)において
は、144もの出力ビン(入力ビンも兼ねる)を備える
ものもある。 半導体集積回路内部には、このような出力ピンに対応し
て例えば第5図に示すようなPチャネルMOSトランジ
スタT1及びNチャネルMOSトランジスタT2からな
る出力バッファトランジスタが設けられており、出力ビ
ン0に付随する負荷を駆動して外部に信号を送出する。 この負荷は、通常、数10〜数100<1)F)程度の
比較的大きなものであるため、出力バッファトランジス
タの電流駆動能力が大きく設定されている。 このように電流駆動能力が大きく設定された出力バッフ
ァトランジスタがスイッチング動作するときには、半導
体集積回路内部の電源・接地線に瞬時的な大電流が流れ
、電源・接地線に寄生するインピーダンスの存在によっ
て、電源・接地電位の変動、即ち電源・接地ノイズが生
じる場合がある。このノイズは、出力ピンの数、即ち出
力バッファトランジスタの数の増加に伴って増大し、回
路誤動作を招来する原因となっている。 この電源・接地ノイズから回路誤動作を防ぐ手段には、
種々のものが考えられている0例えば接地ノイズから回
路誤動作を防ぐ手段には、第6図に示すようなものがあ
る。 第6図の手段においては、半導体集積回路3内部の出力
バッファトランジスタ群2a 、2bと、その他の内部
回路1との接地線を、それぞれ例えばアルミニウムから
なる配線AI、A2とで構成し、これら接地線Al、A
2を比較的電位が安定したバッドPの近傍で分岐するこ
とによって、出力バッファトランジスタ群2a 、2b
で発生した接地ノイズがその接地線A1から内部回路1
の接地線A2に伝播するのを防いでいる。従って、接地
線Aの電位は安定し、出力バッファトランジスタ群2a
 、2bで発生したノイズから内部回路1の誤動作を防
止することができる。 又、電源ノイズについても、電源、*A3、A4(図示
せず)に前記と同様な手段を設けて、回路誤動作を防い
でいる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術においては、バッドPの
近傍の電位が比較的安定しているとはいえ、出力バッフ
ァトランジスタの数が著しく増加すると、該バッファト
ランジスタのスイッチング動作に伴う瞬時電流も著しく
増加するなめ、バッドPと電源・接地電位を供給する外
部電源装置との間のインピーダンスが顕在化して、パッ
ドP近傍の電位が変動し、回路誤動作を招来するという
問題点がある。 これに対して、電源・接地ノイズは、電源・接地線の寄
生インピーダンス、及びバッドPと前記外部電源装置と
の間のインピーダンスの存在により顕在化するものであ
ることから、これらインピーダンスを小さくすれば電源
・接地ノイズを防止することができる。しかしながら、
半導体集積回路のV&細化による配線の薄膜化、及びチ
ップ面積縮小のための配線幅の縮小等の制約のため、出
力バッファトランジスタ数の著しい増加に対して、十分
対処可能な程にまで前記インピーダンスを小さくするこ
とには、事実上の限界があり、前記問題点に対する有効
な対策とはならないという問題点がある8例えば特開昭
1−14775に開示された技術では、多層配線構造を
採用して電源・接地線を並列化し配線層金属の断面積を
増やすことにより、前記インピーダンスの減少を図ろう
としているが、前記制約のなめこの技術でも前記インピ
ーダンスを小さくすることには事実上の限界がある。 本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
半導体集積回路の大規模化、著しい多ビン化に伴って増
大した電源・接地ノイズが生じても、回路誤動作を招来
することのない半導体装置を提供することを課題とする
【課題を解決するため手段】
本発明は、論理回路群と、該論理回路群の出力信号に基
づいて外部端子に信号を出力する出力バッファトランジ
スタ群とを有する半導体装置において、前記論理回路群
に正電源、負電源、又は接地電位を供給するための第1
の配線と、前記出力バッファトランジスタ群に正電源、
負電源、又は接地電位を供給するための第2の配線とを
各々独立して設け、前記第1及び第2の配線のそれぞれ
に外部から正電源、負電源、又は接地電位を伝達するた
めの第1及び第2の電源伝達手段とを備えることにより
、前記課題を解決したものである。 又、前記第1及び第2の電源伝達手段を、前記第1及び
第2の配線のそれぞれについて複数設けることができる
。これにより、ノイズ伝播がより効果的に防止でき、回
路誤動作を更に一層確実に防止できる。 ス、前記第2の配線を、出力バッファトランジスタのソ
ースに入る電源のみが独立するように形成することがで
きる。これにより、出力バッファトランジスタの著しい
増加に対しても、ノイズ伝播を確実に防止し、回路動作
を安定させ得る。
【作用】
本発明においては、論理回路群と出力バッファトランジ
スタ群を有する半導体装置において、前記論理回路群に
正電源、負電源、又は接地電位を供給するための第1の
配線と、前記出力バッファトランジスタに正電源、負電
源、又は接地電位を供給するための第2の配線とを独立
して設け、第1及び第2の電源供給手段から、前記第1
及び第2の配線のそれぞれに外部から正電源−負電源、
又は接地電位を供給するようにして、前記論理回路群の
第1の配線と出力バッファトランジスタ群の第2の配線
を分離している。 従って、出力バッファトランジスタのスイッチング動作
によって発生した電源・接地ノイズが、前記論理回路群
に電源・接地線を介して伝播することがなくなるため、
論理回路が出力バッファトランジスタ群で生じたノイズ
により誤動作することがない。
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 まず第1実施例について説明する。 第1図は、第1実施例にかかる半導体集積回路8の平面
図である。 第1図に示すように、この半導体集積回路8は、論理回
路群からなる内部回路10と、第1、第2の出力バッフ
ァトランジスタ群12a、12bと、前記出力バッファ
トランジスタ群12a、12bに正電源及び接地電位を
供給するための、その−部にバッドP14a=P14b
を有する電源線14a及び接地線14bと、前記内部回
F#r10に正電源及び接地電位を供給するための、そ
の一部にバッドP16a 、P16bを有する電源線1
6a及び接地線16bと、図示しない外部の電源装置か
ら供給される正電源を前記電源線14a、16aに伝達
するための、それぞれ独立した電源ビンVdd+ 、V
dd2及びワイヤWI O,Wl 2と、図示しない電
源装置からの接地電位を前記接地+1!14b、16b
に伝達するための、それぞれ独立した接地h’ンVSS
+ 、VSS2 、及びワイヤW14、Wl6とを有す
る。 前記電源線14a、16aのバッドP14a、P16a
は、第1図に示すように互いに独立しており、前記ワイ
ヤWI O,Wl 2で各独立の電源ビンVdd+ 、
Vdd2に接続されるものである。従って、各電源線1
4a、16aは、半導体集積図F!@8上で互いに分離
、独立している。又、前記接地線14b、16bのバッ
ドP14b、P16bは、第1図に示すように、互いに
独立しており、前記ワイヤW14.W16で各独立の接
地ビンVSS1、VSS2に接続されるものである。従
って各接地線14b、16bは半導体集積回路8上で互
いに分離、独立している。 前記接地ビンVSSt 、VSS2は、インピーダンス
が十分に小さく、且つ、安定した接地電位に固定された
接地線GNDに接続され、この接地線GNDには図示し
ない電源装置から接地電位が供給されている。 又、前記電源ビンVdL 、Vdd2は、同様にインピ
ーダンスが十分に小さく、且つ、安定した正電源が図示
しない電源装置から供給されている。 この実施例においては、前記のように安定した接地電位
に固定された接地線GNDから各接地線14b、16b
に分岐して配線していることから、出力バッファトラン
ジスタ群12a、12bのスイッチング動作によって発
生した接地ノイズは、接地バッドP14bからワイヤW
14、接地ビンVss、を介して接地線GNDに至るの
みでこの接地線GNDに吸収され、その他の内部回路1
0へ前記接地線GNDを介して伝播されることはない。 ここで、本第1実施例において、第1、第2の出力バッ
ファトランジスタ群12a、12bを構成する出力バッ
ファトランジスタ12を、例えば第2図に示すような、
P型基板22上に設けたNチャネルMO3)ランジスタ
で構成した場合、あるいはCMOS構成とした場合につ
いて考える。 第2図の回路において、出力バッファトランジスタ12
には、アルミニウムからなる接地線14bで接地電位が
供給されると共に、内部回路10にはアルミニウムから
なる接地線16bで接地電位が供給される。なお、第2
図において、符号20は、内部回路10を構成するNチ
ャネルMOSトランジスタである。 第2図のように、P型半導体からなる基板22の電位(
ソース電位)の固定を前記接地線14bを接続し、その
接地電位によってもかまわないが、この場合、前記内部
回路10を構成するNチャネルMOSトランジスタ20
の近傍の基板電位を固定するのにアルミニウムからなる
接地線16bを使用しているため、この基板22を介し
て出力バッファトランジスタ12で生じた接地ノイズが
内部回路10に伝播する恐れが生じる。この基板22を
介してのノイズの伝播は、基板の等価抵抗「Pが前記接
地線14b、16bの抵抗r1、r2に比較して十分大
きいため、当該接地線14b、16bを介してのノイズ
の伝播よりもその程度は小さいが、出力バッファトラン
ジスタ12の数が著しく増加した場合、その影響を無視
することができなくなる。 そこで、このような接地ノイズの伝播の防止について万
全を期するために、第3図に示すように、出力バッファ
トランジスタ12周辺の基板電位を固定する接地線とし
て、出力バッファトランジスタに接地電位を供給するア
ルミニウム配線14−b以外の接地線を、例えば内部回
路10の接地線16bを図の実線のように用いることで
、更に一層のノイズ防止効果が得られる。なお、第3図
に示すように、前記接地線16bを用いる他、パッドP
16bの近傍から分岐した、第3図中破線で示すような
接地線16cを新設するようにしてもよい、これら接地
線16b、16cは、レイアウトの容易さによって使い
分けて配線することができる。 なお、以上においては、接地ノイズに関する対策につい
て説明したが、電源ノイズに対してもパッドP14a 
、P16aが分離しているため、同様の効果が得られる
。 この第1実施例は、半導体集積回路が大規模化し複数電
源を必要とする場合に、各電源ビン及び各電源線毎に異
なる電源を供給するのに好適である。 次に、第2実施例について説明する。 第4図は、第2実施例にかかる半導体集積回路8の平面
図である。 この第2実施例は、前記第1実施例の半導体集積回路に
おいて、パッドP14b、P16bが隣接している場合
に、第1実施例の接地ビンVSS。 vss2に替えて、1つの共通した接地ビンVSSを設
け、パッドP14b、P16bからのワイヤW14、W
16を接地ビンVssに共通に接続したものである。 この場合、接地ビンVSSの抵抗値はほとんど無視でき
ることから、接地ピン数を減らして第1の実施例と同様
の効果を得ることができる。又、大規模複数電源から電
源を供給するときには、第1実施例のような構成で各配
線を設ければ、各配線毎に電源を供給するのに好適であ
るが、この第1実施例で電圧を固定した場合を考えれば
、第2実施例の構成として同様の効果を得ることができ
る。 前記第1、第2実施例においては、出力バッファトラン
ジスタ及び内部回路に電源・接地電位を供給するパッド
P14a 、P14b 、P16a、P16bをそれぞ
れ各電源線、接地線14a、14b 、16a 、16
bについて1つずつ設けていたが、出力ビン増加に伴っ
て適宜それらパッドを増設して該出力ビンと接続すれば
、より安定した正電源・接地電位を得ることができる。 又、前記第1、第2実施例においては、第2図、第3図
に示すように、P型基板上に形成された半導体集積回路
について例示したが、本発明が実施できる半導体装置は
このようなP型基板上に構成される半導体集積回路に限
定されるものではなく、他の導電型の構造を有する半導
体装置においても同様に適用することが可能である。 更に、前記第1、第2実施例においては、出力バッファ
トランジスタとしてMOSトランジスタを例示したが、
本発明を実施する際に半導体集積回路を構成するトラン
ジスタはこの種のものに限定されず、他の例えばバイポ
ーラ型のトランジスタを用いた半導体装置にも適用する
ことができる。 又、前記第1、第2実施例では、電源線から正電源を接
地線から接地電位を供給していたが、本発明が実施され
る半導体装置に供給される電源はこの種のものに限定さ
れず、負電源も含む任意の電源を供給する際に本発明は
実施できるものである。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、出力バッファトラ
ンジスタから電源・接地ノイズが発生した場合に、その
ノイズの伝播を防いで論理回路の誤動作を確実に防止し
て、安定な回路動作を確保することができる。特に、半
導体装置が大規模化し、それに有する出力ビンが著しく
増加することに対しても確実に対処して、安定な回路動
作を得ることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例に係る半導体集積回路の
構成を示す平面図、 第2図は、前記半導体集積回路の出力バッファトランジ
スタ及び内部回路の詳細な構成を示す縦断面図、 第3図は、同じく縦断面図、 第4図は、本発明の第2実施例を示す半導体集積回路の
要部平面図、 第5図は、−船釣な出力バッファトランジスタの構成を
示す回路図、 第6図は、従来の半導体集積回路の電源・接地配線の構
成例を示す要部平面図である。 8・・・半導体集積回路、 10・・・内部回路、 12・・・出力バッファトランジスタ、12a、12b
・・・出力バッファトランジスタ群、14a、16a・
・・出力バッファトランジスタ群及び内部回路の電源線
、 14b、16b・・・出力バッファトランジスタ群及び
内部回路の接地線、 WIO〜W16・・・ワイヤ、 Vdd+ 、Vdd2−電源ビン、 VSS+ 、VSS2−接地ビン、 GND・・・接地線、 P14a 、P16a 、P14b 、P16b・・・
電源パッド、 20・・・NチャネルMOSトランジスタ、22・・・
基板、 rp・・・基板内の等価抵抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)論理回路群と、該論理回路群の出力信号に基づい
    て外部端子に信号を出力する出力バッファトランジスタ
    群とを有する半導体装置において、前記論理回路群に正
    電源、負電源、又は接地電位を供給するための第1の配
    線と、 前記出力バッファトランジスタ群に正電源、負電源、又
    は接地電位を供給するための第2の配線とを各々独立し
    て設け、 前記第1及び第2の配線のそれぞれに外部から正電源、
    負電源、又は接地電位を伝達するための第1及び第2の
    電源伝達手段とを備えることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)請求項1において、前記第1及び第2の電源伝達
    手段を、前記第1及び第2の配線のそれぞれについて複
    数設けたことを特徴とする半導体装置。
  3. (3)請求項1又は2において、前記第2の配線を、出
    力バッファトランジスタのソースに入る電源のみが独立
    するように形成したことを特徴とする半導体装置。
JP2009160A 1990-01-18 1990-01-18 半導体装置 Pending JPH03212955A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883427A (en) * 1996-09-10 1999-03-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device power supply wiring structure
WO1999054937A1 (en) * 1998-04-23 1999-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of designing power supply circuit and semiconductor chip

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